DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.11.134

设计和开发新型活性电极材料旨在提高超级电容器的电化学性能。在此，本研究使用简单的一步水热法制备了一种具有分层结构的镍钴硫化物（NiCo2S4）修饰电纺N掺杂碳纳米纤维（CNF）。所制备的分层结构NiCo2S4@CNF具有大表面积和可作为离子扩散通道的高孔隙率。在1A/g电流密度下的比电容和比容量值分别为377.2C/g和754.4F/g。此外，使用由NiCo2S4@CNF正极与CNF负极组装而成的NiCo2S4@CNF//CNF混合超级电容器评估NiCo2S4@CNF的电化学性能。结果表明，当功率密度为665和1313.8W/kg时，该装置具有65.6和52.5Wh/kg的优异能量密度。而且，该装置还显示出良好的稳定性，3000次充电/放电循环后的电容保持率为72%。上述结果表明，所设计的分层结构NiCo2S4@CNF有望成为一种很有前途的超级电容器（SCs）电极材料。

图1.PAN纳米纤维、碳纳米纤维和NiCo2S4@CNF纳米复合材料的整体制备步骤示意图。

图2.（a）NiCo2S4@CNF分层结构的XRD图谱和（b）拉曼光谱。

图3.（a）PAN NF、（b）CNF、（c,d）经HNO3和H2SO4化学处理的CNF，以及（d,e）NiCo2S4@CNF的FE-SEM图像。

图4.（a-e）所制备NiCo2S4@CNF的EDX图谱和（f）EDX光谱。

图5.NiCo2S4@CNF分层结构的TEM图像（a-c）和HR-TEM图像（d-e）。

图6.NiCo2S4@CNF分层结构：（a）全扫描光谱，（b）C1s，（C）N1s，（d）Ni2p，（e）Co2p，和（f）S2p。

图7.（a）NiCo2S4和NiCo2S4@CNF在25mV/s扫描速率下的CV曲线，（b）NiCo2S4@CNF在不同扫描速率下的CV曲线，（c）NiCo2S4和NiCo2S4@CNF在1A/g电流密度下的GCD曲线，（d）NiCo2S4@CNF在不同电流密度下的GCD曲线，（e）NiCo2S4和NiCo2S4@CNF在不同电流密度下的容量值，以及（f）NiCo2S4和NiCo2S4@CNF的奈奎斯特图。

图8.NiCo2S4@CNF//CNF HSC的电化学表征：（a）CNF和NiCo2S4@CNF在25mV/s下的CV曲线，（b）不同扫描速率下的CV曲线，（c）不同电流密度下的GCD曲线，（d）电流密度为5A/g时的循环性能和库仑效率，（e）新鲜装置和3000次循环后的EIS，（f）NiCo2S4@CNF//CNF HSC和其他最近报道的装置的Ed和Pd的Ragone图。